先導(dǎo)式水壓溢流閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及閥門(mén)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種適用于以海水、淡水、高水基等作為工作介質(zhì)的中高壓水液壓系統(tǒng)中的溢流閥，尤其涉及一種先導(dǎo)式水壓溢流閥。
【背景技術(shù)】
[0002]水壓技術(shù)是以天然淡水、海水或自來(lái)水代替礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的新技術(shù)，與油壓技術(shù)一樣，同屬于液壓傳動(dòng)技術(shù)。在液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，水作為動(dòng)力傳遞、交換和控制的媒體曾起著非常重要的作用。在資源短缺和提倡環(huán)保的今天，應(yīng)用水作為液壓傳動(dòng)技術(shù)的工作介質(zhì)主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì):1、生態(tài)友好，環(huán)保無(wú)污染；2、清潔安全，可避免火災(zāi)；3、價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛；4、易于維護(hù)和保養(yǎng)。但是當(dāng)用水介質(zhì)代替礦物油作為工作介質(zhì)時(shí)，以傳統(tǒng)油壓溢流閥設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)的水壓溢流閥會(huì)與液壓系統(tǒng)之間出現(xiàn)不協(xié)調(diào)，引起閥甚至整個(gè)液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。
[0003]當(dāng)溢流閥在水介質(zhì)中使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列的技術(shù)問(wèn)題，主要有:
[0004]1、氣蝕與氣蝕磨損:由于水介質(zhì)的汽化壓力高，節(jié)流口處的流速也很高，所以在純水液壓節(jié)流閥中很容易產(chǎn)生氣蝕，氣蝕對(duì)材料表面的破壞作用主要是氣泡崩潰后產(chǎn)生的壓力波對(duì)零件表面產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊作用，同礦物油相比，水在氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的壓力沖擊更大，破壞力更強(qiáng)；
[0005]2、拉絲侵蝕和沖蝕:由于水的粘度低、潤(rùn)滑性差，在相同條件下閥口的流速比油壓閥高，在小開(kāi)度、大壓差情況下更是如此，會(huì)對(duì)閥芯和閥座產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷作用，同時(shí)水介質(zhì)中的細(xì)小顆粒被高速水流攜帶著沖向零件的表面，刮出一條條痕跡；
[0006]3、泄漏量大:由于水介質(zhì)的粘度大約是油的1/30-1/40，因而在相同的過(guò)流面積和壓差作用下比油的泄露量大，造成系統(tǒng)容積效率下降；
[0007]4、壓力沖擊、振動(dòng)與噪聲:由于水介質(zhì)的彈性模量大約是液壓油的1.5-2.4倍，水中聲速比液壓油中高約10%，因此水的壓縮性小、剛性大、壓力沖擊波在水中的傳遞速度快而衰減慢，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，即水擊現(xiàn)象。
[0008]為減小溢流閥的振動(dòng)、噪聲，通常采取減小錐閥半錐角；在先導(dǎo)閥上設(shè)置有阻尼孔；在先導(dǎo)閥腔加消振墊改變這一容腔流速場(chǎng)分布，或采用消振塞的微型吸振原理來(lái)消除尖叫和振動(dòng)；在先導(dǎo)閥前端加導(dǎo)向活塞，克服錐閥芯的偏擺。根據(jù)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00410013070.7公布的“先導(dǎo)式水壓溢流閥”，主要包括主閥和先導(dǎo)閥，其主要特征在于:在先導(dǎo)閥閥芯上具有導(dǎo)向圓柱面，其與先導(dǎo)閥閥體的內(nèi)孔之間形成配合間隙，使調(diào)壓彈簧腔成為阻尼腔；在主閥座之前主閥體的入口處，設(shè)置有節(jié)流環(huán)、其徑向有多個(gè)直徑不同的節(jié)流孔。該閥能夠降低主閥口工作壓差、加寬調(diào)壓范圍、減小先導(dǎo)閥側(cè)向振擺、增加先導(dǎo)閥的阻尼，抗氣蝕性能好、噪聲低、工作穩(wěn)定性好。但是這種溢流閥無(wú)法降低主閥芯部位的磨損，在先導(dǎo)閥中形成的阻尼腔，當(dāng)水介質(zhì)作用在導(dǎo)向圓柱端面上時(shí)，易造成流束線(xiàn)型不穩(wěn)，產(chǎn)生沖擊噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種先導(dǎo)式水壓溢流閥，適用于中高壓水液壓系統(tǒng)，能夠減小氣蝕損失，降低振動(dòng)，噪聲，提高主閥芯與主閥套之間的動(dòng)壓潤(rùn)滑性能，儲(chǔ)存水介質(zhì)中的雜質(zhì)，減少拉絲侵蝕。
[0010]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]一種先導(dǎo)式水壓溢流閥，包括主閥和先導(dǎo)閥兩部分，所述主閥包括主閥體、主閥套、主閥芯，主閥套安裝在主閥體的孔中，主閥芯安裝在主閥套內(nèi)，主閥芯的彈簧腔中安裝有主閥復(fù)位彈簧；所述先導(dǎo)閥包括先導(dǎo)閥閥體、先導(dǎo)閥閥座、先導(dǎo)閥閥芯、先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧，所述先導(dǎo)閥閥座和先導(dǎo)閥閥芯均安裝在先導(dǎo)閥閥體內(nèi)；所述主閥芯為滑閥結(jié)構(gòu)，主閥芯的端部呈拋物線(xiàn)狀，在其端部沿軸線(xiàn)方向開(kāi)設(shè)有節(jié)流槽，該節(jié)流槽由圓柱段與圓錐段組成，從節(jié)流槽的圓柱段內(nèi)壁表面向外沿其徑向開(kāi)設(shè)有四個(gè)引流孔，在與主閥套相配合的主閥芯的外圓柱面上均勻開(kāi)設(shè)有微形孔；所述先導(dǎo)閥閥芯為錐閥結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥閥座的內(nèi)孔端部的錐角處開(kāi)設(shè)有環(huán)形臺(tái)階孔，使得先導(dǎo)閥閥座與先導(dǎo)閥閥芯形成具有二級(jí)節(jié)流的閥口結(jié)構(gòu)，所述先導(dǎo)閥閥芯上設(shè)有一導(dǎo)向活塞，導(dǎo)向活塞與安裝在調(diào)壓螺柄上的導(dǎo)向圓柱、先導(dǎo)閥閥體中的閥芯孔共同構(gòu)成一調(diào)壓腔；所述導(dǎo)向活塞朝向先導(dǎo)閥閥芯的一側(cè)端面上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)直徑不同的同心環(huán)形槽，環(huán)形槽的截面呈半圓形。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述主閥體上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口、出水口和遙控口，從進(jìn)水口流進(jìn)的水介質(zhì)一方面作用在主閥芯的下端，另一方面經(jīng)主閥體上的水平液阻孔、豎直液阻孔與先導(dǎo)閥閥體的前腔相通，經(jīng)先導(dǎo)閥閥體上的固定液阻到主閥芯的彈簧腔中，在主閥體和先導(dǎo)閥閥體上開(kāi)設(shè)有流道與出水口相通；閥體上進(jìn)水口和出水口與液壓系統(tǒng)其它元件間采用板式連接或管式連接。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述主閥體和先導(dǎo)閥閥體采用奧氏體不銹鋼制成，表面進(jìn)行陽(yáng)極化處理；主閥芯和先導(dǎo)閥閥芯以金屬為基材，表面噴涂氧化鋯陶瓷。
[0014]其工作原理為:
[0015]先導(dǎo)式溢流閥在工作時(shí)，進(jìn)水口接在液壓泵的出口，出水口與水箱相連。
[0016]1)、先討論遙控口 K與外部不相通的情況:水介質(zhì)從進(jìn)水口進(jìn)入，通過(guò)水平液阻孔、豎直液阻孔到達(dá)先導(dǎo)閥的前腔，經(jīng)過(guò)阻尼套中間的阻尼孔，作用在先導(dǎo)閥閥芯的錐面上。當(dāng)進(jìn)水口的進(jìn)口壓力較低時(shí)，水介質(zhì)的壓力不能克服先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的彈簧力，先導(dǎo)閥閥芯關(guān)閉，由于閥內(nèi)的水介質(zhì)為靜止液體，主閥芯的上腔和下腔壓力相等，此時(shí)，主閥芯在較軟的主閥復(fù)位彈簧的作用下處于主閥套座孔位置，主閥口封閉，進(jìn)水口與出水口不通，無(wú)液流通過(guò)。當(dāng)進(jìn)水口的進(jìn)口壓力較高時(shí)，作用于先導(dǎo)閥閥芯上的液壓力等于先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的彈簧力時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯離開(kāi)先導(dǎo)閥閥座，開(kāi)啟閥口，于是閥內(nèi)的水介質(zhì)經(jīng)先導(dǎo)閥的閥口以及流道回到主閥的出水口，溢流到水箱；主閥進(jìn)水口的水介質(zhì)則經(jīng)水平液阻孔、豎直液阻孔補(bǔ)充到先導(dǎo)閥的閥口，因水介質(zhì)經(jīng)過(guò)水平液阻孔和豎直液阻孔時(shí)存在局部壓力損失，因此先導(dǎo)閥的進(jìn)口壓力低于主閥進(jìn)口壓力，即主閥芯上腔的壓力低于下腔壓力，主閥芯在上腔和下腔壓力差的作用下克服主閥復(fù)位彈簧的彈簧力向上移動(dòng)，開(kāi)啟主閥口，主閥進(jìn)口的水介質(zhì)經(jīng)過(guò)主閥口溢流到水箱。
[0017]2)、當(dāng)主閥體上的遙控口直接接在水箱上時(shí)的情況:則先導(dǎo)閥前腔和主閥芯上腔的壓力近似等于零，此時(shí)先導(dǎo)閥閥口關(guān)閉，主閥芯的下腔只需要很低的壓力就能夠克服主閥復(fù)位彈簧的彈簧力開(kāi)啟閥口，使得進(jìn)水口和出水口相通，液壓泵輸出的水介質(zhì)全部回流到水箱中。
[0018]3)、當(dāng)主閥體上的遙控口接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥時(shí)的情況:這時(shí)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥就代替了原來(lái)的先導(dǎo)閥工作，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的彈簧力，就可以調(diào)節(jié)該先導(dǎo)式水壓溢流閥中的主閥的工作壓力。遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)壓力必須小于先導(dǎo)式水壓溢流閥的先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力，否則遠(yuǎn)程調(diào)壓閥將不起作用。
[0019]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1、通過(guò)在將主閥芯的前端加工成拋物線(xiàn)形狀，能夠把集中的氣蝕沖擊從主閥閥口處向后延伸出去，提尚主閥芯的抗氣蝕能力；通過(guò)在主閥芯上加工有節(jié)流槽，有利于提尚水介質(zhì)流量特性的剛性，使得液壓徑向力得到平衡，適用于中高壓液壓系統(tǒng)中；通過(guò)在主閥芯上加工有引流孔，能夠提高主閥出口處的壓力，減小主閥進(jìn)出口的壓差，抑制氣蝕、降低噪聲；通過(guò)在主閥芯上加工有微形孔，提高主閥芯的動(dòng)壓潤(rùn)滑效果以及能夠儲(chǔ)存雜質(zhì)，減少拉絲侵蝕；
[0021]2、先導(dǎo)閥閥座與先導(dǎo)閥閥芯之間形成二級(jí)節(jié)流的閥口結(jié)構(gòu)，在先導(dǎo)閥閥芯開(kāi)啟時(shí)，每級(jí)閥口都承擔(dān)了壓差，能夠減小氣蝕；
[0022]3、通過(guò)設(shè)置有導(dǎo)向活塞和導(dǎo)向圓柱，共同組成一調(diào)壓腔，一方面，先導(dǎo)閥閥芯與先導(dǎo)閥閥體之間的導(dǎo)向配合面可減小先導(dǎo)閥閥芯因受不平衡徑向力引起的偏振，另一方面，先導(dǎo)閥閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，調(diào)壓腔內(nèi)的壓力變化使閥芯的運(yùn)動(dòng)阻尼增加，從而提高先導(dǎo)閥的工作穩(wěn)定性；通過(guò)在導(dǎo)向活塞上開(kāi)設(shè)有環(huán)形槽，能夠補(bǔ)償先導(dǎo)閥閥芯的液動(dòng)力，同時(shí)由于液流方向的改變，產(chǎn)生一個(gè)與先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧彈簧力相反方向的射流力，提高先導(dǎo)閥閥芯行程的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1中的仰視圖；
[0025]圖3為圖1中的A部放大圖；
[0026]圖4為本發(fā)明中導(dǎo)向活塞的軸測(cè)圖；
[0027]圖5為本發(fā)明中導(dǎo)向活塞的截面圖；
[0028]圖6為本發(fā)明中遙控口接水箱的使用狀態(tài)圖；
[0029]圖7為本發(fā)明中遙控口接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的使用狀態(tài)圖。
[0030]圖中:1-主閥體；2_主閥套；3_主閥芯；4_主閥復(fù)位彈簧；5-先導(dǎo)閥閥體；6-先導(dǎo)閥閥座；7_先導(dǎo)閥閥芯；8_先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧；9_節(jié)流槽；10_引流孔；11-微形孔；12_臺(tái)階孔；13-導(dǎo)向活塞；14-導(dǎo)向圓柱；15_調(diào)壓螺柄；16_調(diào)壓腔；17_環(huán)形槽；18_彈簧腔；19-主閥彈簧座；20_徑向通孔；21_先導(dǎo)閥彈簧座；22_阻尼套；a-水平液阻孔；b_豎直液阻孔；c-固定液阻；d-流道；P-進(jìn)水口 ；T-出水口 ；Κ-遙控口 ；Υ-遠(yuǎn)程調(diào)壓閥。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明提供的先導(dǎo)式水壓溢流閥采用的是二級(jí)同心結(jié)構(gòu)，與三級(jí)同心結(jié)構(gòu)相比，二級(jí)同心結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)式溢流閥的閥口面積梯度大于三級(jí)同心結(jié)構(gòu)，動(dòng)作靈敏。
[0033]該先導(dǎo)式水壓溢流閥包括主閥和先導(dǎo)閥兩部分，主閥的軸心線(xiàn)與先導(dǎo)閥的軸心線(xiàn)相互垂直。
[0034]如圖1、圖2所示，主閥包括主閥體1、主閥套2、主閥芯3，主閥套2安裝在主閥體I的孔中，主閥芯3安裝在主閥套2內(nèi)；主閥芯3的彈簧腔18中安裝有主閥復(fù)位彈簧4，主閥復(fù)位彈簧4的端部頂?shù)衷趶椈汕?8的下端面上，并安裝在主閥彈簧座19上，主閥復(fù)位彈簧4選用剛度較小的圓柱形彈簧。在主閥套2上開(kāi)設(shè)有徑向通孔20，主閥套2與主閥體I之間通過(guò)矩形密封圈和橢圓形密封圈進(jìn)行密封，密封圈采用丁腈橡膠材料制成，它具有極低的摩擦系數(shù)和良好的自潤(rùn)滑性能，使用壽命長(zhǎng)，動(dòng)靜態(tài)密封效果好。
[0035]如圖1所示，主閥芯3采用的是滑閥結(jié)構(gòu)，主閥芯3的端部加工成拋物線(xiàn)形狀的，采用這種形狀的主閥芯